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哈雷彗星快来了

1984 年第 3 期 · 知识窗 · 布雷克·克拉克
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  当你阅读此文的时候,哈雷彗星正沿宽阔的椭圆形轨道横过太阳系向我们飞来。它这次回程是从1948年开始的,由轨道的最远点——距太阳52.5亿公里的地方,以每天近8万公里的速度奔向太阳。这速度现在还在不断增加。它很像一个守规矩的伟大宇宙长跑家,目前已摆脱了海王星和天王星的引力,擦过土星,1985年初将穿过以彗星绊脚石知名的木星引力场。在1986年1月,我们将可以用肉眼看见它,那时,它将以每天四百万公里的速度在太空飞驰。   哈雷彗星实际上是一个直径六公里的灿烂旋转的球体,是密度很高的一团矿物屑和太空尘,冷冻深藏于经常在太阳系内移动的水、氨、一氧化碳和其他无素里。它向太阳这洪炉前进,在大约木星的距离时到达“近日点”,由于温度太高,彗星内的气体沸腾喷出,形成一条发光的沙状物,那就是彗发,长四十五万公里。太阳风和辐射扫去彗发的气体和灰尘,造成彗星特有的尾巴,长6500万到1.3亿公里。   全世界的天文学家现在同心协力准备观察哈雷彗星路过情况,美国国家航空局将搜集、研究并分析观察所得结果。五艘太空船将射至太阳背后,船上载有先进设备,以摄取照片并分析哈雷彗星的化学性质。日本人将发射两艘,苏联两艘,欧洲太空局一艘。欧洲太空局为了纪念意大利画家乔托,把它的计划命名为乔托计划。哈雷彗星于1301年出现后,乔托把它当作伯利恒星。画在帕度亚城斯克罗文基教堂的壁画上。欧洲太空局的那艘太空船将以每秒68公里的速度穿过哈雷的彗发,一路上拍摄划时代的彩色图片,并搜集有关彗星气层的资料。   天文学家认为,彗星和行星都是在大约四十六亿年以前由围绕太阳的原始气体和灰尘形成的。不过行星幼年时代的记录俱已不存在,因为这些天体曾历尽沧桑——外部受到太阳辐射的影响,内部又有天气侵蚀和火山爆发。哈雷彗星则冷藏于星际太空,没有经历这些变化。由于哈雷彗星每转一周,冰冻的表面会被太阳融掉一层,露出它初生时或接近初生时的物质,所以这些原始物质的照片和样本将会给我们提供关于太阳系起源的宝贵资料。哈雷甚至还可能含有有机分子,为地球生物的起源提供线索。   过去人们认为这火般的流浪客关联着天灾人祸——战争、瘟疫、国王去世、国家覆灭。它在公元前240年出现,当时罗马与迦太基的首次战役接近尾声,到公元前12年再度出现时,古罗马名将阿古利巴身亡。公元66年它飞越耶路撒冷上空,犹太历史家约瑟弗斯预言该城将被毁灭,它果然于四年后陷落,1066年英王哈罗德也认为哈雷彗星是凶兆,征服者威廉则认为它是吉兆。威廉采用“新星出现,新王登基”为口号,几个月后哈罗德去世,威廉成为英王。出名的描绘这场战争的拜若艾挂毯显示:哈罗德与其部下看见这颗熊熊燃烧的彗星时都吓得心胆俱裂。   这颗充满神话的彗星,上次出现于1910年。那时,大部分的人虽已不像过去那样迷信地畏惧它,但它却引起了别的恐惧。一位天文学家宣布,用分光器完成的分析,显示彗星的尾巴里含有毒气,而地球又必须从彗星的尾巴里穿过。江湖客做了一些保证能够解毒的药,无不利市三倍。   哈雷彗星持续最长的影响,还是在科学上,曾有助于证明牛顿的引力学说。牛顿24岁时便已制定了他的第一运动定律:物体静者恒静,动者在不受干扰的情况下会循直线以恒速前进。牛顿听说德国天文学家开普勒已证明行星在椭圆形轨道上运行,心里纳闷是什么力量把它们拖离直线的。他得到的结论是引力,也就是使苹果坠地,使月球环绕地球运行的那种力量。据他推想,轨道就是物体依直线行进的倾向和引力的平衡。   牛顿为了证明这学说,发表了微积分学,这是一门计算曲线弧度和曲线图形内面积的数学。1684年,青年天文学家哈雷来看他的时候,牛顿还没有发表他的著作。哈雷研究的是同一问题,只是想不出一个理论上的轨道,符合行星运行的实际。牛顿立刻告诉了正确的答案——椭圆。   哈雷大为叹服,他请牛顿把他对天体力学的研究加以扩充,又为牛顿编辑草稿,核对校样,自费把它出版。这部题名“原则”的著作,是历代最伟大的杰作之一。   牛顿和哈雷猜想,某些彗星会和行星一样,可能是定期来访的,可以预测它们再来的时候。过了大约三十年,哈雷被选为牛津大学几何学讲座教授之后,整理有关彗星出现的历史记录,发现在1337年到1698年之间,有二十四次彗星出现的详细记载。他用牛顿的微积分学,不辞劳苦地研究这些彗星的运行路线。   哈雷对1531年、1607年以及1682年出现的彗星的相似处深感惊奇。难道它们是同一颗彗星?所有的条件都符合,只有一点例外:运行一周的时间不一样。1682年那颗彗星是在七十五年之后出现的,1607年的那颗,则在七十六年之后。他想起了牛顿的定律:物体会按照它们的大小和距离互相吸引,哈雷推想一定是木星把这彗星拉得偏离了轨道。他重新计算后,预言那颗彗星将于1758年尾或1759年再度出现。   哈雷于1742年去世。1758年将至时,全世界的人都兴奋莫名,那时大家对引力和行星运行的说法,仍有怀疑,因此都等着看哈雷那惊人预言的结果,据说伏尔泰曾说全世界的天文学家整年都没有在夜里睡觉。令人啼笑皆非的是,第一个看见彗星的人是个业余人士——一个名叫帕利赤的德国农民——他用普通望远镜首先看到了那颗彗星,比专业天文学家几乎早了一个月。   后来的科学家用较精良的仪器,和较进步的计算天体运行的数学方法,预料1835年和1910年那颗彗星会再出现,日期只差了几天。这一次,美国天文学家约曼斯相信他推算的哈雷彗星最接近太阳的时间,误差不会超过一小时,他算得的时间是:格林威治时间1986年2月9日上午10时至11时之间。到1984年初,科学家们估计的时间可精确到误差不超过一分钟。   哈雷彗星这次在地球上空出现时,将不会像以前那样辉煌壮丽,因为发生那种现象时,它位于太阳背后。可是由于太空船载有摄影机,我们将可在电视机上看到前人所从未见过的彗核和气体层。人们在翘首以待。
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